連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性塑料的制造挑戰(zhàn)
塑料部件是眾多行業(yè)一部分，制造技術(shù)和材料組合也不斷取得進(jìn)步，特別是在汽車工程等要求苛刻的領(lǐng)域。該領(lǐng)域的一項(xiàng)突出創(chuàng)新是連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性塑料，它結(jié)合了強(qiáng)度和輕質(zhì)特性。

這些材料具有機(jī)械性能，同時(shí)允許創(chuàng)建復(fù)雜的幾何形狀。注塑技術(shù)進(jìn)一步增強(qiáng)了這一點(diǎn)，為制造商提供了設(shè)計(jì)精密工件的極大靈活性，包括在必要時(shí)集成金屬部件。此外，該技術(shù)支持短周期的能力對(duì)于高效的大規(guī)模生產(chǎn)至關(guān)重要。然而，這些材料也帶來了挑戰(zhàn)，特別是在優(yōu)化其性能所需的制造過程中。

克勞斯瑪菲通過開發(fā) FiberForm 工藝解決了這些挑戰(zhàn)，該工藝能夠從連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性塑料生產(chǎn)出高質(zhì)量的零件。該工藝從稱為有機(jī)板的半成品開始 – 大尺寸材料由嵌入熱塑性基質(zhì)（如聚酰胺或聚丙烯）的玻璃、碳、芳綸或復(fù)合纖維層組成。這些板材經(jīng)過多步轉(zhuǎn)變，包括加熱、熱成型為所需形狀以及最終的背面注塑成型。通過將有機(jī)板材的熱成型與注塑成型整合為單一的流線型工藝，克勞斯瑪菲生產(chǎn)出既輕巧又耐用的纖維增強(qiáng)塑料部件，使其特別適合汽車制造。

FiberForm 工藝的初始加熱階段對(duì)其成功至關(guān)重要。為了獲得最佳效果，溫度必須均勻分布在有機(jī)板材的整個(gè)表面上。這是通過在帶有紅外輻射器的專用烤箱中加熱板材來實(shí)現(xiàn)的。必須滿足兩個(gè)關(guān)鍵條件：有機(jī)板材必須快速加熱，并且溫度必須盡可能均勻地分布在其整個(gè)表面上。

主要問題之一是熱成型過程中需要精確的溫度控制。加熱不均勻會(huì)導(dǎo)致最終產(chǎn)品出現(xiàn)缺陷，例如翹曲或機(jī)械性能不一致。這種對(duì)精確溫度控制的需求增加了制造過程的復(fù)雜性，需要先進(jìn)的紅外加熱技術(shù)和復(fù)雜的溫度控制器來確保生產(chǎn)的一致性和可靠性。



Optris 測(cè)溫儀優(yōu)化了 KrausMaffei 熱塑性塑料紅外加熱的溫度控制
為了確保有機(jī)板材均勻快速加熱，克勞斯瑪菲開發(fā)了一種定制的紅外加熱系統(tǒng)，該系統(tǒng)集成了多達(dá) 72 個(gè)紅外輻射器。然而，在保持板材質(zhì)量一致性方面取得的真正突破是通過使用 Optris CT LT22 測(cè)溫儀實(shí)現(xiàn)的。這些堅(jiān)固、緊湊的傳感器策略性地放置在紅外輻射器后面，在那里它們可以精確測(cè)量半成品的表面溫度。

測(cè)溫儀連接到智能控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)持續(xù)監(jiān)控和調(diào)整加熱區(qū)，以保持整個(gè)板材的溫度分布均勻。這種設(shè)置通過集成得到進(jìn)一步增強(qiáng)。測(cè)溫儀的耐用性和在高環(huán)境溫度下無需冷卻即可運(yùn)行的能力使其成為這種苛刻應(yīng)用的理想選擇。

測(cè)溫儀是兩件式裝置，由緊湊的傳感器頭組成，其直徑僅為 14 毫米，可在高達(dá) 180°C 的環(huán)境溫度下運(yùn)行而無需冷卻，以及用于配置操作參數(shù)的電子箱。該盒子安裝在距離傳感器頭相當(dāng)遠(yuǎn)的地方。在此應(yīng)用中，電子系統(tǒng)位于紅外加熱系統(tǒng)外部。傳感器頭配有可選的空氣凈化環(huán)，以保護(hù)光學(xué)元件免受灰塵或噴霧的污染，這是塑料行業(yè)普遍關(guān)注的問題。

制造商的軟件通過一個(gè)外部和幾個(gè)內(nèi)部閉環(huán)系統(tǒng)控制加熱系統(tǒng)的溫度。每個(gè)加熱區(qū)都分配有一個(gè)高溫計(jì)，外部閉環(huán)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)整體溫度，同時(shí)考慮不同區(qū)域之間的相互作用。工業(yè) PC 提供必要的溫度控制硬件，高溫計(jì)通過 4 至 20 mA 電流輸出連接。

紅外測(cè)溫儀對(duì)有機(jī)板材熱成型和注塑成型的好處
紅外加熱技術(shù)旨在快速均勻地加熱有機(jī)板，這是大規(guī)模生產(chǎn)的關(guān)鍵因素。可靠性至關(guān)重要，因?yàn)闋t子必須持續(xù)運(yùn)行以避免制造過程中斷。單個(gè)測(cè)溫儀故障可能會(huì)停止生產(chǎn)，因此每個(gè)組件的可靠性至關(guān)重要。為確保最佳性能，使用 Optris 紅外熱像儀不斷驗(yàn)證結(jié)果。克勞斯瑪菲的新工藝調(diào)節(jié)系統(tǒng)進(jìn)一步增強(qiáng)了有機(jī)板上表面溫度的均勻分布。自實(shí)施該系統(tǒng)以來，克勞斯瑪菲從未遇到過任何設(shè)備故障，這凸顯了這種先進(jìn)解決方案在苛刻的生產(chǎn)環(huán)境中的可靠性和有效性。

緊湊型紅外測(cè)溫儀采用工業(yè)設(shè)計(jì)，將電子設(shè)備與傳感器頭分開，使其能夠在高環(huán)境溫度下有效運(yùn)行。此外，可選的空氣凈化環(huán)可防止灰塵或噴霧等惡劣條件，確保即使在具有挑戰(zhàn)性的環(huán)境中也能可靠地工作。紅外測(cè)溫儀配備故障安全傳感器，可確保均勻的表面溫度測(cè)量，這對(duì)于保持生產(chǎn)過程中的一致質(zhì)量至關(guān)重要。此外，該設(shè)備易于集成，可無縫集成到現(xiàn)有系統(tǒng)中。